JP2009108863A - エンジンの排気システム - Google Patents

Abstract

【課題】燃料消費の効率性低下や排気成分の悪化を抑制しつつ、後処理触媒又はフィルタの再生時における排気ガスや後処理触媒又はフィルタの温度の過度な上昇を抑制する。
【解決手段】エンジン（10）の排気を案内する排気通路(202)、排気通路(202)に沿って配設された排出物制御装置（76）、排気通路(202)に連結され、且つ、還元剤を貯蔵するように構成された還元剤貯蔵装置(74)、及び、メモリ（106、109、110）及びプロセッサ（102）を備えた制御器(12)を有し、メモリ（106、109、110）が、排出物制御装置（76）の再生の間に排気ガスの温度が閾値を超えたときに還元剤を排気システムにおける排出物制御装置（76）の上流に供給するための、プロセッサ（102）によって実行可能な指示を備える、システム。
【選択図】図１

Description

本発明は、自動車の排出物（エミッション）制御システムの技術分野に関連し、具体的には、排出物制御システムの温度調節に関連する。

エンジン排気内の煤を低減するために、煤フィルタを含む種々の取り組みがなされている。煤フィルタの代表例が、ディーゼル微粒子フィルタ（diesel particulate filter: DPF）である。DPFはディーゼルエンジンの排気ガスからディーゼル粒子状物質を取り除くべく設計される装置である。しかしながら、DPF上への粒子状物質の捕集は排気システム内の背圧を増加させ、燃料経済性を低下させる。したがってDPFは、継続使用が可能になるように、周期的に掃除、即ち、再生される場合がある。再生は、蓄積された粒子状物質を、触媒を備えて構成されたDPF内で受動的に消散させ、或いは、煤を更に燃焼させるべく排気温度を上昇させて能動的に消散させる。排気温度は、例えば、エンジン管理、燃料バーナー、触媒酸化装置、抵抗加熱コイル、或いは、マイクロ波エネルギーによって上昇され得る。

DPF再生中のような排気温度の上昇は、自立的で且つ自己誘導的な温度上昇をもたらす場合があり、したがって、排出物制御システムの温度上昇が許容可能なレベルを超え、それにより、ディーゼル微粒子フィルタ、リーンNOxトラップ、インサイト（in-situ）リーンNOxトラップ、及び、SCR触媒を含む後処理触媒を劣化させ、そして、そのようなフィルタや触媒の寿命及び効果を低減する可能性がある。具体的には、DPF再生が始まると、その再生の熱が波及的な再生を引き起こし、それにより、自立的で急速な再生速度をもたらして、温度を大きく上昇させる。

DPF温度を制限するために種々の取り組みが利用されているが、それらには課題が存在する。例えば、排気流は排気システムから熱を運び去るが、自立的で且つ自己誘導的な温度上昇を低減する為に十分な冷却を提供することは出来ない。加えて、自立的で且つ自己誘導的な温度上昇の前に、特定の運転状態がDPFを冷却するのに十分な空気流量を可能とするかどうかは判らない。温度を制御するための別の方法が、排気システム内の過剰酸素を制限し、それにより、排気システム内の燃焼と温度を低減する。しかしながら、燃焼の低減は時期尚早に再生を失速、或いは、中止させ、それにより、再生の有効性を低減し、フィルタの目的を反故にし、そして、燃料消費の非効率性を増大させる。更に、温度を制限するのに必要な酸素の低減が、エンジンの過剰なスモーク発生をもたらす場合がある。

本発明は、これらの従来技術の課題を解決するエンジン排気システムを提供することを目的とする。本発明のエンジン排気システムは、エンジン排気を案内する排気通路、排気通路に沿って配設された微粒子フィルタ等の排出物制御装置、排気通路に連結され且つ尿素等の還元剤を貯蔵すべく構成された還元剤貯蔵装置、及び、メモリーとプロセッサを備えた制御器を有し、上記メモリーは、排出物制御装置の再生の間に排気ガス温度が閾値を上回ったとき、排気システムにおける排出物制御装置の上流に尿素を供給する、プロセッサによって実行可能な指示を備える。このようにして、SCR内のNOxを還元するために車上に貯蔵されている還元剤が、排出物制御装置の再生を管理する為にも使用され得る。脱硫再生のような他の自立的で且つ自己誘導的な温度上昇状態を管理する為にも、この尿素噴射が使用され得ることを記しておく。

図1を参照すると、直墳式内燃機関（エンジン）10が、複数の燃焼室を備えて電子エンジン制御器12によって制御されるのが示されている。エンジン10の燃焼室30は、クランクシャフト40に接続されるピストン36をその中に備える燃焼室壁32を含む。一つの例において、ピストン36は、所定のレベルの成層充填混合気、或いは、均質充填混合気を形成するための凹部若しくは鉢部（不図示）を含む。一方で、平坦なピストンが使用されてもよい。

燃焼室30が、吸気バルブ52及び排気バルブ54を介して吸気マニフォールド44及び排気マニフォールド44に連通しているのが示される。燃料噴射弁66が、制御器12から通常の電気ドライバ68を介して受信するパルス幅信号fpwに比例する液体燃料を燃焼室30に直接送出するように、該燃焼室30に直接的に連結されているのが示される。燃料は、燃料タンク、燃料ポンプ、及び、燃料レールを含む燃料システム（不図示）に送られる。幾つかの実施形態において、エンジン10は各々が複数の吸気バルブ及び/又は排気バルブを持つ複数の燃焼室を含み得る。

吸気バルブ52は電動バルブアクチュエータ（electric valve actuator: EVA）51を介して制御器12によって制御され得る。同様に、排気バルブ54はEVA 53を介して制御器12によって制御され得る。幾つかの状態の間、制御器12はアクチュエータ51及び53に供給される信号を変化させて、吸気バルブと排気バルブの夫々の開閉を制御する。吸気バルブ52及び排気バルブ54の位置は、夫々、バルブ位置センサ55及び57によって判定され得る。代替実施例において、一つ或いはそれ以上の数の吸気バルブと排気バルブが、一つ或いはそれ以上の数のカムによって駆動され、そして、カムプロファイル切換（cam profile switching: CPS）システム、可変カムタイミング（variable cam timing: VCT）システム、可変バルブタイミング（variable valve timing: VVT）システム、及び/又は、バルブリフト（valve lift: VVL）システムのうちの一つ以上をバルブ作動を変えるために利用することが出来る。例えば、燃焼室30は、電動バルブ駆動を介して制御される吸気バルブと、CPS及び/又はVCTを含むカム駆動を介して制御される排気バルブとを選択的に含み得る。

吸気マニフォールド42はスロットル板64を有するスロットル62を含む場合がある。この特定の例において、スロットル板64の位置は、スロットル62に付属する電気モーター或いは電動アクチュエータに供給される信号を介して制御器12によって変えられ、その構成は一般的に、電子スロットル制御（electronic throttle control: ETC）と呼ばれる。このようにして、スロットル62は、他のエンジン気筒の中でもとりわけ燃焼室30に供給される吸気を変えるために操作され得る。スロットル板64の位置は、スロットル位置信号TPにより制御器12に供給され得る。吸気マニフォールド42は、質量空気流量センサ120とマニフォールド空気圧センサ122とを含み、夫々、制御器12にMAF信号とMAP信号を供給する。

制御器12は、所望の空燃比の混合気が形成されるように燃料噴射弁66を駆動する。制御器12は、燃焼室30内の混合気の空燃比が、実質的に（或いは略）ストイキ、ストイキよりリッチの値、又は、ストイキよりリーンの値になるよう、燃料噴射弁66によって送られる燃料の量を制御する。更に、制御器12は、1サイクルの間に複数の燃料噴射が実行され得るように燃料噴射弁66を駆動するように構成される。

排気センサ126が、排気通路48における触媒コンバータ70の上流に結合されるのが示されている。排気センサ126は、リニア酸素センサ、即ち、汎用又は広範囲排気ガス酸素（universal or wide-range exhaust gas oxygen: UEGO）センサ、二状態酸素センサ、即ち、EGOセンサ、ヒーター付排気ガス酸素（HEGO）センサ、NOxセンサ、炭化水素（HC）センサ、或いは、一酸化炭素（CO）センサのような排気ガスの空燃比の指標を提供する為に適切であれば如何なるセンサでも良く、連続的な酸素読み取り値を提供することが出来る。

触媒コンバータ70が、排気マニフォールド48と連通するのが示される。実施形態の幾つかにおいて、触媒コンバータ70はディーゼル酸化触媒である。排出物制御システム72が、触媒コンバータ70の下流に示される。排出物制御システム72は、還元剤貯蔵装置74、及び、一つ又はそれ以上の数の排出物制御装置76を含み得る。排出物制御装置76は、触媒コンバータ70と連通しているのが示される。還元剤貯蔵装置74は、排出物制御装置76に入る排気流に還元剤を供給することが出来る。排出物制御システム72は、図2でより詳しく記述される。

図1において、制御器12が、マイクロプロセッサ・ユニット102、入出力ポート104、この特定の例において読み取り専用メモリーチップ106として示される、実行するプログラムと較正値の電子記憶媒体、ランダム・アクセス・メモリ108、キープアライブ・メモリ110、及び、通常のデータバスを含む、通常のマイクロ・コンピュータとして示される。

制御器12は、上述した信号に加えて、冷却スリーブ114に結合された温度センサ112からのエンジン冷却温度（ECT）、エンジン速度（RPM）の指標を与えるクランクシャフト40に結合されたホール効果センサ118からのプロファイル点火ピックアップ（PIP）信号、温度センサ124からの触媒コンバータ温度T_cat、温度センサ128からの排出物制御装置温度T_ec、スロットル位置センサ120からのスロットル位置TP、及び、センサ122からのマニフォールド絶対圧センサ信号MAPを含む、エンジン10に連結されたセンサからの種々の信号を受ける。エンジン速度信号RPMは、制御器12によって、従来の方法によって信号PIPから生成され、そして、マニフォールド圧信号MAPはエンジン負荷の指標を提供する。更に、排出物制御システム72は制御器12にフィードバックを送る。この特徴は後でより詳しく説明する。

エンジン10内の燃焼は、運転状態に依存して種々の形式をとり得る。図1は圧縮着火エンジンを示しているが、以下に記述される実施形態が、ディーゼル圧縮着火エンジン、ガソリン圧縮着火エンジン、火花点火エンジン、直噴エンジン、ポート噴射エンジンなど、適切であれば如何なる形式のエンジンでも使用可能であることは理解されるであろう。更に、ガソリン、ディーゼル、水素、エタノール、メタン、及び/又は、それらの組み合わせのような、多種多様の燃料及び/又は燃料混合物が使用可能である。

図2の（a）及び（b）が、エンジン10の排出物制御システム72の例をより詳細に示す。排出物制御装置は、そのようなシステムの中で一般的に使用される如何なる触媒或いは煤フィルタでもあり得る。例えば、排出物制御装置は、ディーゼル微粒子フィルタ（diesel particulate filter: DPF）、選択触媒還元（selective catalytic reduction system: SCR）システム、リーンNOxトラップ（lean NO_x trap: LNT）、インサイトリーンNOxトラップ、NOx触媒、或いは、本技術分野の当業者に一般的に知られている他の如何なる後処理触媒でもよい。実施形態の幾つかにおいて、排出物制御システム72は、図2の(b)に示すように一連の触媒或いは煤フィルタを含む場合がある。そのような触媒及び/又は煤フィルタは、所望の濾過作用を実現するものであれば如何なる順序でもよい。例えば、DPF、SCR触媒、LNTの順番でも良い。実施形態の幾つかにおいて、排出物制御装置76はDPFであり得る。他の実施形態において、排出物制御システム72は、SCRとDPFを含む場合がある。更に別の実施形態において、排出物制御システム72は、SCR、DPF、及び、NOx触媒を含む場合がある。

一般的に、ここに記述される構成要素は、DPF再生、LNT脱硫（DeSO_x）、SCR炭化水素パージ、炭化水素除去（hydrocarbon scrub）、及び、脱硝のような特定のエンジン動作状態の間の自立的且つ自己誘導的な温度上昇を低減する為に動作し得る。実施形態の幾つかにおいて、自立的で自己誘導的な温度上昇は、排気ガス温度及び/又は排出物制御装置の温度を監視すること、及び、その温度が閾値に達したときに保護ストラテジーを開始することにより低減され得る。他の実施形態において、自立的で自己誘導的な温度上昇は、特定のエンジン状態が検出されたときに保護ストラテジーを開始することにより低減され得る。例えば、保護ストラテジーはDPFの再生、LNTの脱硫、又は、SCRの炭化水素パージの間、若しくは、特定の形態のDPF再生、LNT脱硫、又は、SCR炭化水素パージの下で開始され得る。更に別の実施形態において、自立的で自己誘導的な温度上昇は、排出物制御装置の上流の温度と下流の温度とを比較する工程、及び、その温度が閾値を上回ったとき或いは温度差が所定値を上回ったときに保護ストラテジーを開始する工程によって、低減され得る。

実施形態の幾つかにおいて、保護ストラテジーは、排気ガスの温度を低下させる為に、図2の（a）又は（b）に示すような排気装置（排気通路）202に還元剤を供給することである。別の実施形態において、保護ストラテジーは排気内の酸素を制限することである。更なる実施形態において、還元剤が供給され、且つ、酸素が制限される。

具体的には、排出物制御システム72は貯蔵装置74から還元剤を噴射し得る。実施形態の幾つかにおいて、還元剤貯蔵装置74は、排出物制御システム72の中で使用される還元剤を貯蔵するための車載貯蔵装置であり得る。他の実施形態において、還元剤貯蔵装置は運転者によって供給される尿素水溶液を貯蔵することが出来るが、種々の他の還元剤も使用可能である。幾つかの状態において、還元剤貯蔵装置が水と尿素とを複数の相で保持する場合がある。例えば、或る量の尿素が固化している一方で、対応する量の水が固化してない場合がある。液体尿素溶液の組成はそれ自体、放出される液体の組成が温度制御を容易にすべく調節され得るように、変更され得る。従って、尿素濃度に基づいて放出される液体の量が調節されるように濃度センサを含むことが望ましい。代わりに、若しくは、追加として、還元剤貯蔵装置74が温度センサを含み、温度センサからのフィードバックが尿素溶液内の尿素の濃度を判定する為に使用される場合もある。

実施形態の幾つかにおいて、尿素と水を含む共融溶液が還元剤貯蔵装置74に供給され、複数相の尿素と水の組成が実質的に変わらない場合がある。共融混合物が、最低融点を持つ組成における二つ若しくはそれ以上の数の相の混合から成り、この最低融点の温度において各相が同時に液体溶液から結晶化することは理解されるであろう。共融尿素水溶液を使用することにより、溶液の二つ以上の相の組成が、実質的に同じ水及び尿素からの構成を含み得る。例えば、共融尿素水溶液からの凍った水と結晶化した尿素が、共融尿素水溶液の中に実質的に均等な比率で存在する場合がある。

放出される還元剤の量は、貯蔵された還元剤の排気システムへの選択的な供給を制御するように構成された制御器12によって判定される。還元剤貯蔵装置からの還元剤の噴射は、排出物制御システム72内の一つ以上の煤フィルタ又は触媒のいずれかの前（上流）若しくは間に設定され得る。例えば、還元剤貯蔵装置は還元剤を、DPF前のような排出物制御装置76の前、或いは、SCRとDPFとの間のような複数の排出物制御装置の間、または、一連の排出物制御装置の前に、又は、所望の結果を実現できる他の如何なる組み合わせの位置にも噴射し得る。実施形態の幾つかにおいて、排気システムの中の異なる点において異なる温度閾値を持つのが望ましい場合がある。例えば、DPF再生の間の自立的で且つ自己誘導的な温度上昇を減らす為、DPFの温度を800℃より低い温度に維持するのが望ましい。しかしながら。LNTは300℃と350℃の間で最も効率的に動作する。したがって、DPFの温度を約800℃と約600℃との間に下げるべく、例えばDPFの前の温度が800℃を超えたときにDPFの前に十分な還元剤を噴射し、LNTの温度を約350℃と約300℃との間に下げるべく例えばLNTの前の温度が350℃を超えたときにLNTの前に十分な還元剤を噴射するのが望ましい。（即ち、排気温度やDPFとLNTの材質、温度によって、DPF前に噴射する尿素などの還元剤の量とLNT前に噴射する量とが異なる場合があることは理解されるであろう）。

制御器12は、排気ガス或いは排出物制御装置の温度レベルが閾値レベルを上回ったときに還元剤を放出する。実施形態の幾つかにおいて、排出物制御システム72の温度はエンジン運転から推定され得る。そのようなエンジン運転は、DPF再生、LNT脱硫、或いは、SCR炭化水素パージを含み得る。

他の実施形態において、触媒コンバータの温度,T_catのような温度が、温度センサ124によって与えられる場合がある。追加の実施形態において、排出物制御装置の温度T_ecは、一つ或いはそれ以上の数のセンサ128によって提供され得る。実施形態の幾つかにおいて、触媒或いは煤フィルタの各々に接続される温度センサが設けられ得る。別の実施形態において、単一のセンサのみが設けられる場合がある。そのようなセンサは排出物制御システムの触媒或いはフィルタのいずれかの上に配設され得る。例えば、もし排出物制御システム72がSCR、DPF、及び、NOx触媒から構成されるとき、センサはそれらの全てに設けられる場合もあれば、一部、または、一つにのみに設けられる場合もある。他の実施形態において、センサが各触媒又はフィルタの前（上流）もしくは後ろ（下流）に配設される場合もあれば、幾つかの触媒グループ又はフィルタグループの前もしくは後ろに配設される場合もある。各センサは、ここに記載されるような測定指示値を制御器12に提供する。各センサからの情報は、単独で、或いは、一つ以上の付加的なセンサからの情報と組み合わせて利用され得る。

実施形態の幾つかにおいて、還元剤の放出を引き起こすトリガー/閾値温度は、約800℃に近い温度もしくは800℃を超える温度でよい。排気ガスを約800℃よりも低く、好ましくは約600℃よりも低くなるよう冷却するのに十分な還元剤が放出され得る。他の実施形態において、排気ガスの温度は約300℃と600℃の間、好ましくは、約300℃と400度の間まで下げられる。別の実施形態において、DPFの入り口温度と出口温度の時間変化率の組み合わせが使用される場合がある。例えば、もしDPF入り口温度が600℃よりも高く、且つ、DPF出口温度の時間変化率が6℃/秒より早いならば、温度変化率が3℃/秒より遅くなるまで還元剤が噴射され得る。

更に別の実施形態において、トリガー温度（温度閾値）は、複数のセンサにおける温度偏差によって決定され得る。例えば、トリガー温度は、排出物制御装置（DPF又は他の排出物制御装置）の上流のエンジン排気温度と、排出物制御装置の目標温度との偏差によって決定される場合がある。更に別の実施形態において、トリガー温度は、排出物制御装置の上流の温度と下流の温度との偏差によって決定され得る。

したがって、特定のエンジン動作が検出されたとき、及び/又は、特定の温度が記録されたとき、制御器は排出物制御システム72が還元剤貯蔵装置74から適量の還元剤を放出して、排気ガスの温度を実質的に低下させる。放出される還元剤の量は、エンジン速度及びエンジン負荷、排気温度、排気の酸素過剰量、還元剤貯蔵レベル、微粒子フィルタの微粒子捕集量などの様々な運転状態に基づいて調整され得る。例えば、もし温度が閾値を超え、且つ、大量の煤がフィルタに残っているならば、温度が閾値を超えているがフィルタに残っている煤が少量のときに比較して大量の尿素が噴射され得る。

他の実施形態において、例えば還元剤が利用できないとき、保護ストラテジーが、排気ガス中の酸素を低減し、それにより発熱反応速度を更に抑える場合がある。実施形態の幾つかにおいて、還元剤の放出は微粒子フィルタに入る酸素を低減することと組合され得る。センサ160が排気ガス中の酸素濃度の指標を提供する。信号162が酸素濃度を示す電圧を制御器12に提供する。

ここで図3を参照すると、DPF再生の間の（熱暴走（熱逸走）のような）自立的で且つ自己誘導的な温度上昇を示すグラフが示される。グラフ中、黒丸印を持つ太実線がDPF出口温度を示し、点線がDPF入口温度を示す。図3で使用されているように、DPFの過剰な熱暴走状態は、DPF下流の温度が800℃よりも高い状態として示される。800℃より高い温度において、DPFウォッシュコート及びDPF材料は、他の後処理触媒と同様に、貴金属のシンタリング（焼結）や基材のクラッキング又は溶融のような損傷を受ける。例えば、バナジウム触媒のようなSCR触媒は、600℃より高い温度において機能を失う。

図4が、ここに記述する保護ストラテジーを使用したときの、起こり得るDPF再生の熱暴走の低減を表す。グラフ中、細実線グラフがDPF出口温度を示し、点線グラフがDPF入口温度を示す。また、800秒付近で立ち上がっている中太実線が尿素の噴射期間及び量（デューティー比など）を示し、太実線がセンサ124又は128の少なくともいずれかに基づく保護ストラテジーが動作可能な期間を示す。例えば、センサ124及び/又は128を使用して排気ガス温度が測定され得る。保護ストラテジーは上流センサ又は下流センサ、若しくは、両方のセンサの検出結果の関数として開始され得る。トリガー/閾値温度が検出されたとき、制御器12は還元剤貯蔵装置74から尿素を放出する。十分な量の尿素が放出され、排気ガス温度を安全な/制御可能なレベルまで低下させる。再生中に自立的且つ自己誘導的に温度が上昇する間の排気ガス温度と、その中における熱生成が低減される再生の間の排気ガス温度との比較が、図5に示されている。

図6が、排出物制御システムの操作方法例のフローチャートを示す。最初にステップ610において、ディーゼル微粒子フィルタが再生されているかどうかの判定が行われる。この判定は、例えば、制御ルーチン内で設定されるフラグに基づき、所定時間が経過した後に微粒子フィルタが所定レベルを上回る貯蔵微粒子を持っているかチェックすること、或いは、本技術分野の当業者に公知の別の幾つかの方法のような、種々の方法によって行うことが出来る。実施形態の幾つかにおいて、ステップ610は削除され、ルーチンがステップ612に直接進む場合がある。一般的に、もしステップ610に対する答えが「はい」ならば、或いは、ステップ610が削除されるならば、ルーチンは、DPF又は他の関連する排出物制御装置の上流で測定される温度と、DPF又は他の関連する排出物制御装置の下流で測定される温度との間の差が、所定値を上回るかどうかを判定する。例えば、実施形態の幾つかにおいて、所定値は、DPFの下流で測定される温度がDPFの上流で測定される温度を下回ることを期待して設定される場合がある。別の実施形態において、下流温度が上流温度に比べて、所定の閾値（例えば約100℃）以上高くなるのを許されない場合がある。更なる実施形態において、所定値は、閾値即ち、排気制御システム中の別の触媒、フィルタ、トラップの上流及び下流の温度偏差、或いは、排気ガスの温度に基づく場合がある。使用される厳密な温度の値、及び、温度の値の偏差は、フィルタ材料、触媒材料、使用期間、大きさ、及び、他の条件のような様々なパラメータに依存して変わる可能性がある。ステップ612に対する答えが「はい」のとき、ルーチンはステップ614に続き、そして、保護ストラテジーを開始する。保護ストラテジーが開始すると、ルーチンはステップ616に進み、図2の(a)及び（b）に詳しく示した排出物制御装置の上流の温度を低下すべく、十分な量の尿素を噴射する。尿素は、DPFの前のような単一の排出物制御装置の上流、複数の排出物制御装置の間（例えばDPFの下流でSCR触媒の上流）、或いは、複数の排出物制御装置の上流に、噴射され得る。もしステップ612に対する答えが「はい」ならば、ルーチンは保護ストラテジーが不要であり、そして、更なるアクションをとる必要がないと判断する。

図6に例示されるように、上流温度及び下流温度の互いに対する変化を監視することにより、熱暴走の徴候或いは熱暴走可能性の徴候を受けることが可能になり、それは、保護ストラテジーを開始して排気ガスの温度を低下させ、後処理触媒及び/又はフィルタに対する損傷を低減及び/又は最小化することを可能にする。

代替実施形態が図7に示される。図7において、ステップ710でDPF再生が開始され、ステップ712で排気ガスと触媒の温度が監視され、ステップ714において閾値が超されたかどうかが判定される。もし閾値が超されていないならば、監視が継続する。もし閾値が超されていたら、ステップ716において、排出物制御システム内への尿素噴射が使用可能かどうかが判定される。もし尿素が使用できないならば、ステップ722において代替ストラテジーが起動される。例えば、排気中の酸素レベルが修正される。酸素レベルは、EGRバルブ、吸気スロットル、炭化水素噴射弁、吸気バルブ又は排気バルブのタイミング変更、或いは、本技術分野の当業者に既知の方法のいずれかを使用することにより修正される。もしステップ716に対する答えが、尿素或いは別の還元剤が利用可能であるならば、それは排気装置202の中に噴射され得る。その後、ステップ720において十分な尿素噴射が行われたかどうかが判定され得る。もし噴射が十分で温度が許容可能なレベルまで低下したならばルーチンは終了する。もし十分な尿素或いは還元剤が利用できないならば、ルーチンはステップ722に進み、そして、排気中の酸素量の低減のような温度を閾値より低くするための代替方法が採用され得る。

自立的で且つ自己誘導的な温度上昇は、DPF再生、LNT脱硫、SCR炭化水素パージ、炭化水素除去、及び、脱硝のような特定のエンジン運転状態の間に生じる可能性が最も高い。これらの運転状態の間に排気ガス温度を監視することにより、自立的で且つ自己誘導的な温度上昇が始まる前もしくは始まった直後にそれに干渉することが可能であり、それにより、後処理触媒及びフィルタの劣化を低減及び/又は最小化する。図7に例示されているように、実施形態の幾つかにおいて、排気ガス温度を許容可能なレベルに低下させるために一つ以上のストラテジーが必要になる場合がある。排気ガス温度は尿素又は他の還元剤の噴射によって低下され得る。しかしながら、もし排気ガスの温度を許容可能なレベルまで低下させるのに十分な尿素が存在しない場合、EGRバルブ、吸気スロットル、炭化水素噴射弁、吸気バルブ又は排気バルブのタイミング変更、或いは、本技術分野の当業者に知られている他の幾つかの手段によって排気ガス中の酸素が制限されるような追加のストラテジーが採用される場合がある。

図8に更に別の実施形態を示す。図8においては、ステップ810において、微粒子フィルタが再生しているかどうかの判定が行われる。この判定は、例えば、制御ルーチン内で設定されるフラグに基づき、所定時間が経過した後に微粒子フィルタが所定レベルを上回る捕集微粒子を持っているか調べること、或いは、本技術分野の当業者に公知の別の幾つかの方法のような、種々の方法によって行うことが出来る。ステップ810に対する答えが「はい」のとき、ルーチンはDOFのパラメータが予め設定された閾値を超えたかどうかを判断する。例えば、DPFの温度が約600℃より高いかどうかを判断する。他の実施形態においては、この点において別の触媒、フィルタ、又は、排気ガスの閾値が使用され得る。

使用される厳密な温度値は、微粒子フィルタの材質、大きさ、及び、他の様々な条件のような多種のパラメータに基づいて変わり得る。ステップ812に対する答えが「はい」のとき、ルーチンはステップ814に進み、センサによって測定された温度を閾値より低くなるように調整するのに必要な尿素の適正量を判定する。適正量が判定されると、ステップ816において尿素が触媒の上流に噴射される。

自立的で且つ自己誘導的な温度上昇は、DPF再生、LNT脱硫、SCR炭化水素パージ、炭化水素除去、及び、脱硝のような特定のエンジン運転状態の間に生じる可能性が最も高い。図8に例示されているように、これらの運転状態の間に排気ガス温度を監視することにより、排気ガスの温度、又は、微粒子フィルタ若しくは触媒の温度が閾値を上回るかどうかが判定され得る。閾値の超過度合い、及び/又は、特定の温度に基づいて、温度を許容可能な値に下げるのにどれだけの量の尿素又は他の還元剤が必要かの判定が行われ得る。閾値を監視することにより、自立的で自己誘導的な温度上昇を低減或いは干渉することが出来、それにより、後処理触媒及びフィルタの劣化を低減及び/又は最小化する。

代替実施形態において、図6、7及び8に示されたようなDPF再生の決定又は開始が、例えば、LNT脱硫、SCR炭化水素パージ、炭化水素除去、及び、脱硝のような、排気ガス温度を上昇する他のイベントを示す場合がある。

詳細な処理の順番は、ここに記述された実施形態例の特徴及び利点を達成するために必須のものではなく、図示と説明を簡単にするために提供されたものであることは理解されるであろう。記述されたステップ或いは機能の一つ以上が、使用される具体的な制御ストラテジーに応じて、繰り返し実行され得る。更に、記述されたステップは、例えばエンジン制御システム内の、コンピューターで読み出し可能なセンサ用の記憶媒体の中にプログラムされる、図式化コードであり得る。

本明細書に含まれる制御ルーチン及び判断ルーチンの例が、種々のエンジン構成及び/又は種々の自動車システム構成とともに使用され得ることも記しておく。本明細書に記述された具体的なルーチンが、イベント駆動、多重タスク処理、マルチスレディング及び、それらの類型のような数多くの処理方式のうちの一つ以上を表し得る。記述される種々の動作、操作、又は、機能は、それ自体、記述された順番で、または並行して実行され、或いは場合によっては、一部が削除される場合もある。

当然のことながら、ここに記述された構成及びルーティンが、本質的に例示であり、そして、多数の変形例が可能であるため、これらの具体的な実施形態が限定の意味で解釈されるべきではない。本明細書の主題は、ここに記載された種々の装置及び構成、そして他の特徴、機能及び/又は特性の新規で非自明な全ての組み合わせ及び一部組み合わせ（subcombination）を含む。

特許請求の範囲は、新規で非自明と見なされる特定の組み合わせ及び一部組み合わせを具体的に示す。これらの特許請求の範囲は、「一つの」構成要素、又は「一つの第一の」構成要素、又は、それらの同義語に言及し得る。そのような特許請求の範囲は、その構成要素が一つ以上あるものを含み、その構成要素が二つ以上あるものを要求もしなければ、除外もしないと理解されるべきである。開示されている特徴、機能、構成要素及び/又は特性の他の組み合わせ及び一部組み合わせが本件請求の範囲の補正又は本出願又は関連出願の新しい請求の範囲の提供によって、請求され得る。最初の特許請求の範囲の権利範囲より広い特許請求の範囲、狭い特許請求の範囲、同じ特許請求の範囲、又は異なる特許請求の範囲であろうと、そのような特許請求の範囲もまた、本明細書の主題に含まれると見なされる。

エンジン及び制御システムの実施形態例を示す図である。 排出物制御システムの実施形態例を示す図である。 DPF再生状態を示すグラフである。 保護ストラテジーによるDPF再生の熱生成の低減を示すグラフである。 保護ストラテジーが有る場合と無い場合とで排気ガス温度を比較するグラフである。 DPF再生中の排気ガスの温度を低下させる方法例のフローチャートである。 DPF再生中の排気ガスの温度を低下させる方法例のフローチャートである。 DPF再生中の排気ガスの温度を低下させる方法例のフローチャートである。

符号の説明

10. エンジン
12. 電子エンジン制御器12
72. 排出物制御システム2
74. 還元剤貯蔵装置
76. 排出物制御装置
124. 温度センサ
126. 温度センサ

Claims (10)

1. エンジンの排気システムにおいて、
   エンジン排気を案内する排気通路と、
   上記排気通路に配設された排出物制御装置と、
   上記排気通路に連結され、且つ、還元剤を貯蔵するように構成された還元剤貯蔵装置と、
   メモリ及びプロセッサを備えた制御器とを有し、
   上記メモリが、上記排出物制御装置の再生の間に排気ガスの温度が閾値を超えたときに上記還元剤貯蔵装置の還元剤を上記排気通路における上記排出物制御装置の上流に供給するための、上記プロセッサによって実行可能な指示を備えるシステム。
2. 上記閾値は、上記排出物制御装置の再生の間の自立的で且つ自己誘導的な温度上昇の存在を示す値である、請求項１に記載のシステム。
3. 上記排気システムが選択還元触媒を更に備え、
   上記メモリーが、上記選択還元触媒内のNOxを低減する為に上記還元剤貯蔵装置の還元剤を上記排気通路における上記選択還元触媒の上流に供給するための、上記プロセッサによって実行可能な指示を更に備える、請求項１又は２に記載のシステム。
4. 上記メモリが、第一の運転状態において排気ガス温度が上記閾値を上回ったときに上記還元剤を供給し、そして、第二の運転状態において上記排気通路への還元剤供給を行わずにエンジンの空気流量スロットルを介して排気中の過剰酸素を低減するための、上記プロセッサによって実行可能な指示を更に備える、請求項１乃至３の何れか一つに記載のシステム。
5. 上記第二の運転状態は、上記還元剤貯蔵装置に貯蔵されている還元剤の量が限界値より少ないときを含む、請求項４に記載のシステム。
6. 上記還元剤貯蔵装置に貯蔵されている還元剤の量に応じて上記還元剤を供給するための上記プロセッサによって実行可能な指示を更に備える、請求項１乃至５の何れか一つに記載のシステム。
7. 排出物制御装置、微粒子フィルタ、還元剤貯蔵装置及び還元剤供給システムを有する排出物制御システムと、内燃機関とを備えた自動車における排気熱発生の制御方法において、
   上記微粒子フィルタの上流の排気温度と、上記微粒子フィルタの下流の排気温度との間の差に応じて、上記排出物制御装置の上流の排気中に対する還元剤噴射を制御する工程を有する、方法。
8. 上記還元剤が尿素である、請求項７に記載の方法。
9. 上記排気熱発生の制御が、排気中の過剰酸素を保持する、請求項７又は８に記載の方法。
10. 上記微粒子フィルタの上流の排気温度が、上記微粒子フィルタの能力を再生するための温度である、請求項７乃至９のいずれか一つに記載の方法。

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